[发明专利]基于电容串并联转换和开关电源模式的高压交变电场取能系统

说明书

本发明公开了一种基于电容串并联转换和开关电源模式的高压交变电场取能系统，包括高压导体、整流桥、对地分布电容、第一开关晶体管、第二开关晶体管、串并联电容支路、变压器、整流二极管、输出电容及控制单元；高压导体与整流桥的第一输入端相连接，整流桥的第二输入端经对地分布电容后接地，整流桥的正输出端与第二开关晶体管的一端相连接，第二开关晶体管的另一端与串并联电容支路及变压器中原边绕组的一端相连接，变压器中原边绕组的另一端经第一开关晶体管后接地，变压器中副边绕组的一端经整流二极管及输出电容与变压器中副边绕组的另一端相连接，该系统的可靠性较高。

技术领域

本发明属于电力系统在线监测领域，涉及一种基于电容串并联转换和开关电源模式的高压交变电场取能系统。

背景技术

随着智能电网在线监测技术的发展，当需要对电力系统中的高电位端设备进行监测时，如何解决监控前端的设备供电问题成为一个技术难点。目前的供电方式分两种，包括自励式取能及传输供电。

传输供电方式主要是通过光纤或微波方式，将能量从低电位端传输给高电位端的在线测量装置，其主要缺点是效率较低，造价昂贵，且长期工作的稳定性较差。

自主取能的技术方案主要包括，电池供电，CT线圈供电、太阳能和风能供电，以上取电方式均存在一定的技术局限性，例如，电池方式需要定期停电进行更换，CT式受到负荷电流的影响，以及线路停电时无法正常工作，存在较大的供电盲区，难以保证供电的稳定性；其他方式受到自然条件的限制，同样会影响到供电的稳定性。

利用高压输电线路交变电场以及对地分布电容直接对取能电容进行充电，则由于电源转换效率过低，电源所提供的功率无法满足对有关监测信号的实时采集和传输任务，而如将取能电容及其控制单元直接串联以提高其取能功率，则会造成控制系统体积、功耗的增加，而且会由于系统复杂性的提高而降低电源系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电容串并联转换和开关电源模式的高压交变电场取能系统，该系统的可靠性较高。

为达到上述目的，本发明所述的基于电容串并联转换和开关电源模式的高压交变电场取能系统包括高压导体、整流桥、第一开关晶体管、第二开关晶体管、串并联电容支路、变压器、整流二极管、输出电容及控制单元；

高压导体与整流桥的第一输入端相连接，整流桥的第二输入端经对地分布电容后接地，整流桥的正输出端与第二开关晶体管的一端相连接，第二开关晶体管的另一端与串并联电容支路及变压器中原边绕组的一端相连接，变压器中原边绕组的另一端经第一开关晶体管后接地，变压器中副边绕组的一端经整流二极管及输出电容与变压器中副边绕组的另一端相连接。

控制单元与第一开关晶体管的控制端及第二开关晶体管的控制端相连接。

控制单元通过第一隔离驱动电路与第一开关晶体管的控制端相连接。

控制单元经第二隔离驱动电路与第二开关晶体管的控制端相连接。

第一开关晶体管及第二开关晶体管为MOSFET或IGBT。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于电容串并联转换和开关电源模式的高压交变电场取能系统在具体操作时，串并联电容支路在串连充电状态下，其电容量仅为单只电容的1/n，因此可极大的提高电源一次侧输入阻抗，在一定的对地分布电容条件下，可提高取能电源输入端与对地电容的分压比，从而提高输入电压，从根本上解决现有同类电源输入能量不足的问题。串并联电容支路在并联放电情况下，其放电电压等于前端输入电压的1/n，因此在变压器设计中，可以减小变压器的反激电压，从而提高第一开关晶体管的耐压裕量，继而提高系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为实施例一的结构图。